Sprężarki śrubowe - jak działają i jak dobrać właściwą
Sprężarka śrubowa to dziś podstawowe źródło sprężonego powietrza w zakładach produkcyjnych, warsztatach obróbki metalu, lakierniach, zakładach spożywczych i wszędzie tam, gdzie powietrze jest potrzebne przez całą zmianę. Kompresor śrubowy różni się od maszyny tłokowej samą zasadą wytwarzania ciśnienia, a to przekłada się na stabilność parametrów, poziom hałasu, zużycie energii i sposób serwisowania.
Ten przewodnik opisuje krok po kroku, jak zbudowana jest sprężarka śrubowa, czym różnią się jej odmiany, jak policzyć zapotrzebowanie zakładu i na co patrzeć, zanim podpisze się zamówienie. Piszemy z perspektywy firmy, która sprężarki śrubowe dobiera, uruchamia, serwisuje i remontuje, więc zwracamy uwagę również na te rzeczy, które ujawniają się dopiero po kilku tysiącach motogodzin pracy.
Jak działa sprężarka śrubowa
Serce maszyny to stopień śrubowy, czyli para współpracujących wirników umieszczonych w precyzyjnie obrobionym korpusie. Wirnik czynny ma zwykle mniej zębów niż wirnik bierny, a ich profile są tak dobrane, że przy obrocie tworzą zamykające się komory. Powietrze zasysane przez filtr i zawór wlotowy trafia do komory o dużej objętości, a następnie, w miarę obracania się wirników, objętość ta maleje wzdłuż osi stopnia. Sprężanie jest więc procesem ciągłym: powietrze jest przetaczane od strony zasysania do strony tłocznej bez ruchów posuwisto zwrotnych i bez zaworów pracujących w takt obrotów.
W maszynach wtryskowych, a takich jest w przemyśle najwięcej, do komory sprężania podawany jest olej. Pełni on trzy funkcje naraz: uszczelnia szczeliny między wirnikami i korpusem, odbiera znaczną część ciepła powstającego przy sprężaniu oraz smaruje łożyska i elementy współpracujące. Dzięki wtryskowi oleju temperatura na wylocie stopnia utrzymuje się w przewidywalnym zakresie, a sam stopień może pracować z dużą sprawnością bez kontaktu metalu z metalem na profilach wirników.
Mieszanina powietrza i oleju trafia następnie do zbiornika separatora. Tam olej najpierw wytrąca się grawitacyjnie i na ściankach, a resztę mgły oleju zatrzymuje wkład separatora. Oddzielony olej wraca przez chłodnicę oleju i filtr do stopnia śrubowego, zamykając obieg. Sprężone powietrze idzie przez zaworek minimalnego ciśnienia do chłodnicy końcowej, gdzie schładza się przed wejściem do instalacji. Prawidłowo pracujący układ separacji utrzymuje pozostałość oleju w powietrzu na poziomie liczonym w miligramach na metr sześcienny, a zużyty wkład separatora jest jedną z najczęstszych przyczyn zaolejenia sieci.
Chłodzenie decyduje o trwałości całej maszyny. W wykonaniach powietrznych chłodnica oleju i chłodnica końcowa są przewietrzane wentylatorem, więc sprężarkownia musi mieć zapewniony nawiew i wyrzut ciepłego powietrza. W wykonaniach wodnych ciepło odbiera obieg wody, co pozwala łatwiej zagospodarować energię odpadową. Zbyt wysoka temperatura otoczenia podnosi temperaturę oleju, przyspiesza jego starzenie i skraca życie łożysk, dlatego przy doborze zawsze pytamy o kubaturę pomieszczenia i sposób wentylacji.
Na tle sprężarki tłokowej maszyna śrubowa ma kilka przewag, które w pracy wielozmianowej są odczuwalne od pierwszego tygodnia. Ciśnienie na wyjściu jest stabilne, bo powietrze płynie strumieniem ciągłym, a nie pulsacyjnie, więc procesy wrażliwe na wahania, takie jak malowanie proszkowe czy sterowanie pneumatyczne, pracują równiej. Poziom hałasu jest wyraźnie niższy, bo nie ma udarów mechanicznych, a obudowa dźwiękochłonna dobrze tłumi to, co zostaje. Maszyna śrubowa jest też zaprojektowana do pracy ciągłej: nie wymaga przerw na ostudzenie i znosi wysoki udział czasu pracy pod obciążeniem, podczas gdy sprężarka tłokowa w takich warunkach szybko się zużywa. Wreszcie drgania są mniejsze, co upraszcza posadowienie i podłączenie do rurociągu.
Typy sprężarek śrubowych
Pod jedną nazwą kryje się kilka rozwiązań konstrukcyjnych, które różnią się sprawnością, ceną i sposobem reagowania na zmienne zapotrzebowanie. Wybór odmiany ma na koszt eksploatacji większy wpływ niż sama marka.
Jednostopniowe
Powietrze jest sprężane w jednym stopniu śrubowym do ciśnienia docelowego, najczęściej 7,5, 10 lub 13 bar. To rozwiązanie najprostsze, najtańsze w zakupie i całkowicie wystarczające dla większości zakładów o zapotrzebowaniu do kilkunastu metrów sześciennych na minutę. Mniejsza liczba elementów oznacza też prostszy serwis i tańsze przeglądy.
Dwustopniowe
Sprężanie jest podzielone na dwa stopnie z chłodzeniem międzystopniowym. Każdy stopień pracuje z mniejszym przyrostem ciśnienia, dzięki czemu straty na nieszczelnościach wewnętrznych i na przegrzaniu są mniejsze, a jednostkowe zużycie energii na wytworzenie metra sześciennego powietrza spada. Konstrukcja dwustopniowa jest typowa dla wyższych mocy i dla zakładów pracujących na trzy zmiany, gdzie różnica w sprawności przekłada się na realne pieniądze w rachunku za prąd. Koszt zakupu jest wyższy, więc opłacalność rośnie wraz z liczbą godzin pracy w roku.
Z silnikiem z magnesami trwałymi PM
Silnik PM ma wirnik z magnesami trwałymi, więc nie traci energii na wytworzenie pola w wirniku. Utrzymuje wysoką sprawność w szerokim zakresie obrotów, także przy obciążeniu częściowym, i pozwala budować napędy bardziej zwarte oraz lżejsze. W maszynach o wysokim udziale pracy przy zmiennym poborze silnik PM daje największą różnicę, bo tam klasyczny silnik asynchroniczny pracuje daleko od swojego optymalnego punktu.
Z falownikiem
Falownik (VSD) zmienia częstotliwość zasilania silnika, a więc i obroty stopnia śrubowego, dzięki czemu wydajność maszyny jest regulowana płynnie i dopasowuje się do bieżącego poboru powietrza. Ciśnienie w sieci utrzymuje się w wąskim paśmie, zamiast falować między progami załączania i odciążania. Odpada energia tracona na jałowe przebiegi w cyklu praca i bieg luzem, a rozruchy są łagodne, co oszczędza pasy, łożyska i instalację elektryczną. Regulacja płynna ma sens wszędzie tam, gdzie pobór powietrza w ciągu zmiany wyraźnie się zmienia.
Jak dobrać sprężarkę śrubową
Dobór to prosty rachunek na kilku danych, tylko trzeba je zebrać rzetelnie. Najczęstszy błąd to kupowanie maszyny na podstawie mocy silnika i tabliczki poprzedniej sprężarki, bez sprawdzenia, ile powietrza zakład naprawdę zużywa.
Zapotrzebowanie na powietrze, czyli FAD
Wydajność sprężarek podaje się jako FAD, to znaczy strumień swobodnego powietrza odniesiony do warunków zasysania, najczęściej w metrach sześciennych na minutę. Zsumuj zapotrzebowanie wszystkich odbiorników z ich dokumentacji, uwzględnij, które pracują jednocześnie, i dodaj rezerwę na rozwój zakładu oraz na naturalne nieszczelności instalacji. Jeśli danych z maszyn nie ma, wydajność da się wyliczyć z pomiaru czasu pracy obecnej sprężarki pod obciążeniem albo z rejestracji przepływu. Porównując oferty, sprawdzaj, czy podane wartości FAD odnoszą się do tego samego ciśnienia, bo inaczej liczby nie są porównywalne.
Ciśnienie robocze
Ciśnienie należy dobrać do najbardziej wymagającego odbiornika, a nie do najwyższej wartości z katalogu. Każdy dodatkowy bar podnosi zużycie energii o kilka procent i zwiększa straty na nieszczelnościach, więc podnoszenie nastawy na zapas jest kosztowne. Jeżeli jedno gniazdo wymaga wyraźnie wyższego ciśnienia niż reszta zakładu, zwykle taniej jest obsłużyć je lokalnie niż podnosić ciśnienie w całej sieci. Warto też sprawdzić spadki ciśnienia na filtrach, osuszaczu i rurociągu, bo często okazuje się, że problemem nie jest sprężarka, a instalacja.
Profil poboru powietrza
Rozkład zapotrzebowania w czasie decyduje o tym, czy warto płacić za falownik i silnik PM. Zakład o stałym, wysokim poborze przez całą zmianę dobrze obsłuży maszyna o regulacji skokowej. Zakład, w którym pobór skacze między zmianami, seriami produkcyjnymi albo w rytmie pojedynczych urządzeń, zyskuje na regulacji płynnej. Częstym i sprawnym rozwiązaniem jest układ dwóch maszyn: jedna podstawowa z regulacją płynną pokrywa bieżące wahania, druga o stałej wydajności wchodzi w szczytach i pełni rolę rezerwy.
Warunki w sprężarkowni
Sprężarka oddaje do pomieszczenia niemal całą pobraną moc w postaci ciepła, więc potrzebny jest nawiew chłodnego powietrza i odprowadzenie ciepłego, najlepiej kanałem na zewnątrz. Liczy się też czystość zasysanego powietrza, bo pył szybko zapycha filtr i chłodnice, temperatura otoczenia, wysokość pomieszczenia, dostęp do maszyny na czas obsługi oraz odprowadzenie kondensatu. Do tego dochodzi zbiornik buforowy o objętości dopasowanej do wydajności i charakteru poboru, osuszacz odpowiedni dla wymaganej klasy powietrza i filtracja za osuszaczem.
Koszt cyklu życia, czyli TCO
W całym koszcie posiadania sprężarki energia elektryczna odpowiada zwykle za 70 do 80 procent wydatków, a zakup maszyny i serwis dzielą między siebie resztę. To oznacza, że różnica w cenie zakupu bywa odrobiona lub przegrana w ciągu kilku miesięcy pracy. Przy porównywaniu ofert licz więc zużycie energii dla swojego profilu pracy, a nie tylko dla punktu nominalnego, i dopiero do tego dodaj koszt przeglądów, oleju, filtrów i wkładów separatora. Pomocne bywa spojrzenie od strony instalacji: obniżenie nastawy ciśnienia, usunięcie nieszczelności i sensowny bufor często dają oszczędność szybciej niż wymiana maszyny.
Częścią doboru jest też bufor powietrza. O regule 6 do 10 litrów pojemności na każdy l/s wydajności, ustawieniu i osprzęcie piszemy na stronie zbiorniki sprężonego powietrza.
Od czego zależy cena sprężarki śrubowej
Ceny nie podajemy w tabeli, bo ta sama wydajność może kosztować bardzo różnie w zależności od wyposażenia i sposobu regulacji. Poniżej najważniejsze czynniki, które przesuwają wycenę w górę lub w dół, i które warto porównywać między ofertami.
Moc i wydajność
Podstawowy czynnik: im wyższa moc silnika i wydajność FAD, tym większy stopień śrubowy, chłodnice, silnik i obudowa, a więc wyższa cena. Skok do wyższego ciśnienia roboczego przy tej samej wydajności również podnosi koszt.
Liczba stopni sprężania
Konstrukcja dwustopniowa jest droższa od jednostopniowej, bo ma dwa stopnie, chłodzenie międzystopniowe i bardziej rozbudowany układ olejowy. Płaci się za sprawność, więc ma to sens przy dużej liczbie godzin pracy w roku.
Falownik
Regulacja płynna oznacza dodatkowy przetwornik częstotliwości, filtry i bardziej rozbudowane sterowanie. Koszt zwraca się przez oszczędność energii, ale tylko przy zmiennym poborze powietrza.
Silnik z magnesami trwałymi PM
Napęd PM podnosi cenę zakupu względem klasycznego silnika asynchronicznego, a w zamian daje wyższą sprawność w szerokim zakresie obrotów, zwłaszcza przy obciążeniu częściowym.
Osuszacz i zbiornik w zestawie
Maszyna w wersji kompaktowej, ze zbiornikiem i zintegrowanym osuszaczem ziębniczym, kosztuje więcej niż sama sprężarka, ale zwykle mniej niż te same elementy kupowane osobno i łączone na miejscu. Warto policzyć oba warianty razem z montażem i miejscem w sprężarkowni.
Serwisowalność i dostępność części
Czynnik pomijany przy zakupie, a najbardziej odczuwalny przez następne lata. Sprawdź, jak wygląda dostęp do filtrów, separatora i chłodnic, czy części eksploatacyjne są dostępne szybko i po jakiej cenie, jak długo trwa oczekiwanie na podzespoły w razie awarii oraz czy sterownik pozwala odczytać historię pracy. Maszyna z łatwo dostępnymi częściami jest tańsza w utrzymaniu niż konstrukcja, przy której każdy przegląd wymaga zamówienia za granicę.
Sprężarki Hertz Kompressoren w naszej ofercie
Jesteśmy autoryzowanym dystrybutorem Hertz Kompressoren. W sprzedaży skupiamy się na tej marce, bo pozwala nam odpowiadać za pełny łańcuch: dobór maszyny, uruchomienie, przeglądy i dostawy części. Oferta obejmuje sprężarki śrubowe jednostopniowe i dwustopniowe, wersje z falownikiem i z silnikami z magnesami trwałymi, a także osuszacze i elementy uzdatniania powietrza, więc sprężarkownię można zamówić jako spójny zestaw.
Dobór zaczynamy od rozmowy o zapotrzebowaniu i profilu pracy, a nie od katalogu. Jeśli danych brakuje, proponujemy pomiar w zakładzie. Przy dostawie zajmujemy się uruchomieniem maszyny, sprawdzeniem parametrów pod obciążeniem i przekazaniem obsługi operatorom, a potem przeglądami w ustalonych terminach.
Zobacz też: Sprężarki Hertz Kompressoren oraz Sprzedaż kompresorów.
Serwis i remonty sprężarek śrubowych
Serwisujemy ponad 30 marek sprężarek śrubowych, niezależnie od tego, gdzie maszyna została kupiona. Przeglądy i naprawy wykonujemy u klienta, w jego sprężarkowni, z narzędziami i typowymi częściami eksploatacyjnymi w samochodzie serwisowym. Taki tryb skraca przestój i pozwala ocenić warunki, w jakich sprężarka faktycznie pracuje: temperaturę pomieszczenia, zapylenie, stan filtracji i osuszania oraz spadki ciśnienia w instalacji.
Gdy naprawa na miejscu nie wystarcza, moduł sprężający demontujemy i remontujemy we własnym zakładzie w Radomiu. Remont obejmuje pomiar luzów, regenerację lub wymianę łożysk i uszczelnień, sprawdzenie profili wirników i próbę na stanowisku, a po zabudowie maszyny ponowny pomiar parametrów pod obciążeniem. Regeneracja stopnia jest zwykle wyraźnie tańsza niż zakup nowej maszyny i pozwala odzyskać wydajność bez wymiany całej instalacji.
Zobacz też: Serwis kompresorów śrubowych oraz Remont i regeneracja sprężarek śrubowych.
Wynajem sprężarki na czas naprawy lub szczytu produkcji
Jeżeli maszyna stoi, a produkcja nie może czekać, podstawiamy sprężarkę zastępczą o mocy od 4 do 75 kW. Wynajem wykorzystuje się także przy remoncie sprężarkowni, przy sezonowym wzroście zapotrzebowania oraz wtedy, gdy zakład chce sprawdzić w praktyce, jaka wydajność jest naprawdę potrzebna, przed decyzją o zakupie. Maszynę przywozimy, podłączamy do instalacji i uruchamiamy, a po zakończeniu najmu odbieramy.
Zobacz też: Wynajem sprężarki.
Sprężarki śrubowe - najczęstsze pytania
Pytania, które najczęściej dostajemy przy doborze, zakupie i eksploatacji sprężarek śrubowych.
Potrzebujesz serwisu lub części zamiennych?
Nasz zespół doradzi optymalne rozwiązanie i wyśle wycenę tego samego dnia.
Pomożemy dobrać sprężarkę śrubową do Twojego zakładu
Powiedz nam, ile powietrza potrzebujesz, pod jakim ciśnieniem i jak zmienia się pobór w ciągu zmiany. Przygotujemy dobór wraz z osuszaniem, filtracją i zbiornikiem, a przy braku danych zaproponujemy pomiar w zakładzie.
Potrzebujesz części eksploatacyjnych do sprężarki? Części zamienne do sprężarek
Kontakt
Potrzebujesz przeglądu, remontu lub wynajmu? Wypełnij formularz - odpowiemy w ciągu 24 h.
Wyślij zapytanie
Znajdź nas na mapie
ul. Słowackiego 201, 26-600 Radom